一种缝纫机及其跳针检测装置与检测方法
技术领域
本发明涉及缝纫机技术领域，特别涉及一种用于缝纫机的跳针检测方法。本发明还涉及一种用于缝纫机的跳针检测装置；此外，本发明还涉及一种具有该跳针检测装置的缝纫机。
背景技术
众所周知，缝纫机在使用过程中，有时会出现机针穿过了缝料，但是底线和面线不能连续构成线迹的现象，称为跳针。缝制过程中，一旦发生跳针就会留下空针迹，影响线迹的美观，尤其在汽车用品，皮革等高端缝制过程中，一旦出现跳针，制品必须作为不良品处理。
实际上，亚洲和美国的安全气囊制造商在生产安全气囊时，大部分都选用聚酰胺线缝制，由于气囊的安全原因，必须严格控制缝制过程，坚持零缺陷的原则，出现任何的断线，空针的制品都会直接报废，据统计，在缝制过程中出现最多的就是跳针以及断线现象。为了安全考虑，缝纫机必须能够对跳针以及断线缺陷进行及时的报警，确保安全气囊出厂零缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于缝纫机的跳针检测方法，该方法可以及时知晓在缝纫过程中是否发生跳针现象。本发明的另一目的是提供一种用于缝纫机的跳针检测装置。本发明的再一目的是提供一种具有该跳针检测装置的缝纫机。
为实现上述目的，本发明提供一种用于缝纫机的跳针检测方法，包括：
获取在旋梭勾线过程中面线的第一张力值以及在针脚锁紧过程中面线的第二张力值；
判断所述第一张力值是否处于预设的第一张力阈值范围之内，并判断所述第二张力值是否处于预设的第二张力阈值范围之内；若至少其中之一为否，则进行下一步；
向操作者提示缝纫异常。
优选地，所述判断所述第一张力值是否处于预设的第一张力阈值范围之内，并判断所述第二张力值是否处于预设的第二张力阈值范围之内；若至少其中之一为否，则进行下一步的步骤还包括：
判断所述第二张力值是否处于所述第二张力阈值范围之内；若是，则向操作者进行跳线提示；若否，则向操作者进行断线提示。
优选地，所述判断所述第一张力值是否处于预设的第一张力阈值范围之内，并判断所述第二张力值是否处于预设的第二张力阈值范围之内的步骤之前还包括：
获取在正常缝纫时旋梭勾线过程中面线的第一基准张力值以及针脚锁紧过程中面线的第二基准张力值；
分别根据所述第一基准张力值和所述第二基准张力值确定所述第一张力阈值范围和所述第二张力阈值范围。
优选地，所述第一张力值具体为旋梭勾线过程中面线所受张力的均值或面线所受张力的最大值；所述第二张力值具体为针脚锁紧过程中面线所受张力的均值或面线所受张力的最大值。
本发明还提供一种用于缝纫机的跳针检测装置，包括：
张力传感器：用于获取在旋梭勾线过程中面线的第一张力值以及在针脚锁紧过程中面线的第二张力值；
控制器：用于判断所述第一张力值是否处于预设的第一张力阈值范围之内，并判断所述第二张力值是否处于预设的第二张力阈值范围之内；
报警器：用于当所述第一张力值不处于预设的第一张力阈值范围之内，或所述第二张力值不处于预设的第二张力阈值范围之内时，向操作者提示缝纫异常。
优选地，所述报警器具体为当所述第二张力值不处于所述第二张力阈值范围之内时向操作者进行断线提示的断线报警器，以及当所述第一张力值不处于所述第一张力阈值范围之内、而所述第二张力值处于所述第二张力阈值范围之内时向操作者进行跳线提示的跳线报警器。
优选地，还包括：
存储器：用于获取在正常缝纫时旋梭勾线过程中面线的第一基准张力值以及针脚锁紧过程中面线的第二基准张力值；
阈值确定单元：用于分别根据所述第一基准张力值和所述第二基准张力值确定所述第一张力阈值范围和所述第二张力阈值范围。
优选地，所述张力传感器设于挑线杆与针孔之间。
本发明还提供一种缝纫机，包括上述任意一项所述的跳针检测装置。
相对于上述背景技术，本发明提供的用于缝纫机的跳针检测方法，在缝纫过程中，时刻获取旋梭勾线过程中面线的第一张力值，以及在针脚锁紧过程中面线的第二张力值；判断第一张力值是否处于预设的第一张力阈值范围之内，并判断第二张力值是否处于预设的第二张力阈值范围之内；若第一张力值不处于预设的第一张力阈值范围之内，或者第二张力值不处于预设的第二张力阈值范围之内时，则向操作者提示缝纫异常。也即，通过对旋梭勾线过程中以及针脚锁紧过程中面线的张力值进行获取，并将获取到的第一张力值和第二张力值分别与第一张力阈值范围与第二张力阈值范围对比，当第一张力值不处于预设的第一张力阈值范围之内，或者第二张力值不处于预设的第二张力阈值范围之内时，则说明出现跳针或断线现象，应及时向操作者提示缝纫异常，采取适当的后续操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为缝纫机在正常工作过程中面线的张力波形图；
图2为发生跳针现象时面线的张力波形图；
图3为发生断线现象时面线的张力波形图；
图4为本发明实施例所提供的用于缝纫机的跳针检测方法；
图5为本发明实施例所提供的用于缝纫机的跳针检测方法的程序流程图；
图6为本发明实施例所提供的用于缝纫机的跳针检测装置的结构框图；
图7为本发明实施例所提供的缝纫机的外观结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图7，图1为缝纫机在正常工作过程中面线的张力波形图；图2为发生跳针现象时面线的张力波形图；图3为发生断线现象时面线的张力波形图；图4为本发明实施例所提供的用于缝纫机的跳针检测方法；图5为本发明实施例所提供的用于缝纫机的跳针检测方法的程序流程图；图6为本发明实施例所提供的用于缝纫机的跳针检测装置的结构框图；图7为本发明实施例所提供的缝纫机的外观结构图。
本发明提供的一种用于缝纫机的跳针检测方法，如说明书附图4所示，主要包括：
S1、获取在旋梭勾线过程中面线的第一张力值以及在针脚锁紧过程中面线的第二张力值；
S2、判断所述第一张力值是否处于预设的第一张力阈值范围之内，并判断所述第二张力值是否处于预设的第二张力阈值范围之内；若至少其中之一为否，则进行下一步；
S3、向操作者提示缝纫异常。
在介绍本发明的跳针检测方法之前，可以先研究缝纫机在正常工作过程中面线的张力、发生跳针现象时的张力以及发生断线现象时的张力波形图，如说明书附图1至附图3所示。
说明书附图1中，横轴为缝纫机主轴的旋转角度，其中，0°为缝纫机的上停针位，点1是缝纫机前一个针距的针脚锁紧时刻的张力状态，点2是旋梭把面线勾到最低点附近的时刻，点3是当前针距的针脚锁紧时刻的张力状态。从波形图中可以看出，点1和点3是缝制过程中，缝线上的张力最大的时刻，点2是张力波形的一个极大值。点1和点3的张力最大，一部分原因是由于针脚锁紧，面线和底线互相拉紧造成的，另一部分是挑线杆快速收线引起的。
在缝纫机工作过程中，跳针是由于旋梭尖没有勾到面线，线环无法锁紧，形成空针迹。当跳针发生时，在该主轴周期内，没有针脚锁紧，也不存在旋梭勾线的过程，如果在当前针距发生了跳针，即点2时刻旋梭尖没有面线，则点2的张力波峰大大降低，点3的峰值主要是因挑线杆的快速收线所引起，因此变化不大，因此通过选择这两个角度范围，来检测两个角度范围内的波形极大值，将这个极大值与所记录的正常缝制周期的极大值平均值进行比较，也可以与用户设定的限定值进行比较，以此有效地判断跳针。另一方面，当发生断线时，缝纫线瞬时松弛，缝纫线张力急剧降低，通过检测张力数值所处范围，可以有效判断是否发生断线，如说明书附图2与附图3所示。
基于以上分析，可以利用张力传感器获取张力值；在缝纫机工作过程中，张力传感器实时检测缝纫线的张力，并将数据传输给相关的数据处理模块。张力传感器检测到线张力的信号，信号经过放大器后，传输给检测模块CPU，同步信号由编码器采集并传送给缝纫机主电控，主电控将该信号共享给检测模块CPU。电路中有数据存储模块，可以存放用于比较的数据。
在步骤S1中，获取在旋梭勾线过程中面线的第一张力值以及在针脚锁紧过程中面线的第二张力值；第一张力值与第二张力值作为实际检测到张力值，应在缝纫过程中实时获取，以便及时获知跳线现象是否发生。
在步骤S2中，第一张力阈值范围与第二张力阈值范围可以为上述正常缝制周期的极大值平均值，也可以为预设的设定的限定值；判断第一张力值是否处于预设的第一张力阈值范围之内，并判断第二张力值是否处于预设的第二张力阈值范围之内；若至少其中之一为否，则进行下一步；
在步骤S3中、向操作者提示缝纫异常。
更进一步地，如果第一张力值不处于预设的第一张力阈值范围之内，或者第二张力值不处于预设的第二张力阈值范围之内时，可以进一步进行如下判断：
当第一张力值不处于预设的第一张力阈值范围之内、且第二张力值不处于预设的第二张力阈值范围之内时，也即第一张力值与第二张力值均不在各自所对应的张力阈值范围之内时，则向操作者进行断线提示；
当第一张力值处于预设的第一张力阈值范围之内、且第二张力值不处于预设的第二张力阈值范围之内时，则同样向操作者进行断线提示；
当第一张力值不处于预设的第一张力阈值范围之内、且第二张力值处于预设的第二张力阈值范围之内时，则向操作者进行跳线提示；
只有当第一张力值处于预设的第一张力阈值范围之内、且第二张力值处于预设的第二张力阈值范围之内时，也即第一张力值与第二张力值均处于各自所对应的张力阈值范围之内时，则表明缝纫过程正常。
在上述步骤S2之前，也即判断所述第一张力值是否处于预设的第一张力阈值范围之内，并判断所述第二张力值是否处于预设的第二张力阈值范围之内的步骤之前还包括：
获取在正常缝纫时旋梭勾线过程中面线的第一基准张力值以及针脚锁紧过程中面线的第二基准张力值；
分别根据所述第一基准张力值和所述第二基准张力值确定所述第一张力阈值范围和所述第二张力阈值范围。
该步骤具体为确定第一张力阈值范围和所述第二张力阈值范围的步骤，与上文类似地，在正常缝纫时，也即未发生断线与跳线时获取旋梭勾线过程中面线的第一基准张力值以及针脚锁紧过程中面线的第二基准张力值，并根据第一基准张力值和第二基准张力值结合实际情况确定第一张力阈值范围和第二张力阈值范围，而后对实际缝纫过程进行实时检测，及时获知跳线与断线现象的发生。
需要说明的是，第一张力阈值范围和第二张力阈值范围可以根据实际需要将其定义的范围较小，当范围无限小时则趋近于某一定值；也即，第一张力阈值范围和第二张力阈值范围也可以看成某一定值，判断在实际缝纫过程中，第一张力值是否达到第一张力阈值范围(某一定值)，第二张力值是否达到第二张力阈值范围(另一定值)，从而判断是否发生缝纫异常。
针对步骤S1中，获取在旋梭勾线过程中面线的第一张力值以及在针脚锁紧过程中面线的第二张力值；其中第一张力值与第二张力值应为具体的数值，然而在旋梭勾线过程与针脚锁紧过程中具有多个数值，本发明可以将第一张力值设置为旋梭勾线过程中面线所受张力的均值或面线所受张力的最大值；第二张力值设置为针脚锁紧过程中面线所受张力的均值或面线所受张力的最大值。
当然，第一张力值与第二张力值还可以分别为在旋梭勾线过程中与在针脚锁紧过程中的均值，而旋梭勾线过程与针脚锁紧过程在时间上的定义可以根据实际需要而定，本文不再赘述。
说明书附图5为跳针检测方法的程序流程图，步骤S10开始后，将跳针和断线标志设置为OFF，也即步骤S20；步骤S30中，获取同步信号以及压电传感器信号，同步信号即为主轴旋转信号，压电传感器信号即为张力传感器信号；当然，本文并不仅仅限于利用压电传感器获取压电传感器信号，还可以是霍尔传感器，也即利用霍尔传感器检测，通过另设弹簧的方式，霍尔传感器能够检测弹簧的形变所产生的距离变化，同样可以实现上述信号的获取；步骤S40中，判断上轴角是否在测试范围内，上轴角度也就是主轴的旋转角度；步骤S40也即判断主轴的旋转是否正常；若否，则重新回到步骤S30；若主轴的旋转正常，则步骤S50中，获取监控区间的波形峰值，也即获取如附图1至附图3所示的图形；在获取过程中，首先判断第一张力值是否异常，如步骤S60；也即判断第一张力值是否处于第一张力阈值范围之内，若第一张力值正常(第一张力值处于第一张力阈值范围之内)时，则进行步骤S70，继续判断第二张力值是否处于第二张力阈值范围之内，也即判断第二张力值是否异常；倘若第二张力值正常(第二张力值处于第二张力阈值范围之内)时，则进行步骤S80，将当前的第一张力值与第二张力值作为正常数值，也即定义为正常周期并存储数据，并将此数据作为基准，进行下一次判断过程，也即重复步骤S30。
倘若第一张力值异常(第一张力值不处于第一张力阈值范围之内)时，则进行步骤S61，继续判断第二张力值是否处于第二张力阈值范围之内，也即判断第二张力值是否异常；倘若第二张力值不处于第二张力阈值范围之内，也即第二张力值异常时，则进行步骤S62，将断线标志设为ON，而后输出断线报警信号并结束，如步骤S62至步骤S64；当第二张力值处于第二张力阈值范围之内，也即第二张力值正常时，则进行步骤S610，则输出跳针报警信号并结束，如步骤S611与步骤S612。
当第一张力值正常(第一张力值处于第一张力阈值范围之内)时，判断第二张力值异常时，也即第二张力值不处于第二张力阈值范围之内时，则进行步骤S71至步骤S73，将断线标志设为ON，而后输出断线报警信号并结束。
上述过程中，通过监控重要区间的缝线(也即面线)张力波形，如果点2所在的监控区间波形峰值消失(波形已趋于水平)，点3所在的监控区间波形波峰仍然正常，那么判定为跳针发生，输出跳针报警信号。当点3所在的波形张力异常，则判断为断线，输出断线报警信号。
如此设置，通过面线的张力变化检测跳针和断线，检测精度高，外置张力传感器101，电控部分可以整合到缝纫机的电控中，整体结构紧凑。同时，可以实现对缝纫机跳针和断线的数字化检测，检测的可靠性得到了极大提高。监测上述两个区间(旋梭勾线过程与针脚锁紧过程)的好处在于，其一：在两个区间内，波形都比较规律，主要的张力峰值形成都对应了线迹的形成；其二：针对实际的张力异常，可能的原因不仅仅是跳针，也包括了过薄过厚，设置两个区间，意味着触发报警有两个条件，可以大大减少误报的产生。上述方法提升了缝纫机的缝制性能，具体可以表现在对跳针及断线等情况的实时检测，可以帮助操作人员第一时间发现问题，有助于缝制品的线迹美观。
本发明还提供一种用于缝纫机的跳针检测装置，如说明书附图6所示，主要包括：
张力传感器101：用于获取在旋梭勾线过程中面线的第一张力值以及在针脚锁紧过程中面线的第二张力值；
控制器102：用于判断所述第一张力值是否处于预设的第一张力阈值范围之内，并判断所述第二张力值是否处于预设的第二张力阈值范围之内；
报警器103：用于当所述第一张力值不处于预设的第一张力阈值范围之内，或所述第二张力值不处于预设的第二张力阈值范围之内时，向操作者提示缝纫异常。
优选地，所述报警器具体为当所述第二张力值不处于所述第二张力阈值范围之内时向操作者进行断线提示的断线报警器，以及当所述第一张力值不处于所述第一张力阈值范围之内、而所述第二张力值处于所述第二张力阈值范围之内时向操作者进行跳线提示的跳线报警器。
优选地，还包括：
存储器：用于获取在正常缝纫时旋梭勾线过程中面线的第一基准张力值以及针脚锁紧过程中面线的第二基准张力值；
阈值确定单元：用于分别根据所述第一基准张力值和所述第二基准张力值确定所述第一张力阈值范围和所述第二张力阈值范围。
除此之外，张力传感器101可以设于挑线杆与针孔之间。张力传感器101安装位置并不固定，过挑线杆后缝线张力水平最高，优先安装在挑线杆到针孔这一段。张力传感器101的安装位置如说明书附图7所示。
本发明所提供的一种具有跳针检测装置的缝纫机，包括上述具体实施例所描述的跳针检测装置；缝纫机的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的缝纫机及其跳针检测装置与检测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
